JP2001116145A - ピストンリング - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】製造簡単でかつブローバイガス等の流体漏れを
極めて有効に防止することができるピストンリングを提
供すること。 【解決手段】一部を切断したリング状に形成され、合い
口３を広げてピストンの外周面に嵌装され、ピストンの
シリンダ嵌入時にその両者間に形成される隙間を塞ぐピ
ストンリング１の合い口３に弾性材５の嵌合部１４を介
在させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はピストンリングに関
する。

【０００２】

【従来の技術】ピストンリングは、その一部を切断した
鋳鉄または鋼鉄製の弾力のあるリングであって、切断部
を広げてピストンの外周面に形成したリング溝に嵌装さ
れ、前記ピストンのシリンダ嵌入時にその両者間に形成
される隙間を塞ぐ。

【０００３】また、ピストンリングは、燃焼室の気密を
保ちクランクケースへのガス漏れであるいわゆるブロー
バイガスを防いだり、ピストンが受けた熱をシリンダ壁
に伝えたり、シリンダ壁を潤滑するオイルのうち余分な
ものを欠き落として燃焼室に入るのを防いだりする。

【０００４】ピストンリングがこのような気密作用等を
満足に奏するためには、常にシリンダ壁に密着している
ことが必要である。このため、ピストンリングは、これ
をシリンダに組み込んだときに、外側に張り広がる力
（以下「張力」という。）が生じるように作られる。

【０００５】この張力を得るために、ピストンリングは
前記の如く一部を切断してある。ピストンリングの切断
部分を合い口といい、合い口はわずかな隙間を確保した
状態で突き合わされる。突き合わされる面のことを合い
口面という。また、前記隙間を合い口隙間といい、ピス
トンリングは、この合い口隙間の分だけ伸び縮んで合い
口隙間の大きさに応じた張力を生み出す。

【０００６】また、ピストンリングをピストンに嵌め込
むときは、リングの合い口を広げて行う。合い口の形状
には、ピストンリングの周方向に対して直角に切ったバ
ット・ジョイント型，斜めに切ったアングル・ジョイン
ト型，段付き状に切った、いわゆるステップカットした
ラップ・ジョイント型などがある。そして、ピストン作
動時における高熱状態の中でエンジン性能が低下しない
ように、合い口隙間から燃焼ガスが漏れないように作ら
れる。

【０００７】しかし、燃焼ガスは僅かずつでも合い口隙
間から漏れてブローバイガスになる。そして、合い口隙
間が大き過ぎるとブローバイガスの量が多くなる。そし
て、反対に小さ過ぎるとピストン作動時のピストンリン
グの熱膨張によって合い口が接触してしまい張力が大き
過ぎるため、ピストンリングやシリンダ壁を損傷したり
あるいはそれらに焼きつきを起こしたりする虞がある。

【０００８】したがって、ピストンリングの合い口隙間
の設定を有効に設定することは重要であり、特に近年の
排ガス規制に対処するためにも合い口隙間から漏れるブ
ローバイガスの低減を一層図ることが求められている。

【０００９】そこで、例えば特開平８−８２３７５号公
報に開示されているラップ・ジョイント型のピストンリ
ングの技術のように、リングを段付きに切断後、合い口
を押圧して平面化することで合わせ面同士を密着させる
技術が知られている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前記技術をも
ってしても有効にブローバイガス等の流体漏れを極めて
有効に防止するのは難しかった。

【００１１】本発明は上記実状に鑑みて発明されたもの
であって、その解決しようとする課題は、製造簡単でか
つブローバイガス等の流体漏れを極めて有効に防止する
ことができるピストンリングを提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記課題を達成するため
に本発明のピストンリングは、次の手段を採用した。 （１）一部を切断したリング状に形成され、切断部を広
げてピストンの外周面に嵌装され、前記ピストンのシリ
ンダ嵌入時にその両者間に形成される隙間を塞ぐピスト
ンリングにおいて、前記切断部に弾性材を介在させたこ
とを特徴とする。

【００１３】なお、ピストンリングは金属を、また弾性
材は樹脂またはゴムを用いると好適である。 （２）前記弾性材は、前記切断部以外に、ピストンをシ
リンダに嵌入したときにピストンヘッドとシリンダヘッ
ドとの間に形成される燃焼室側に面するピストンリング
の上面とピストンリングの内側に沿った内周面とに設け
ることが好ましい。

【００１４】（３）前記切断部は、この切断部をピスト
ンリングの径方向に正対して見たときの形状が、ピスト
ンリングの前記上面側で広くかつ下面側で狭い先細り形
状であるものでもよい。

【００１５】（４）前記切断部は、この切断部をピスト
ンリングの径方向に正対して見たときの形状が円形状ま
たは楕円形状でも適用できる。しかして、このような構
成の本発明のピストンリングは上記構成であるから次の
ような作用効果を奏する。

【００１６】本発明では、ピストンリングの切断部（以
下「合い口」という。）に弾性材を介在させてあるが、
例えばピストンリングと弾性材とを接着材等で固定して
おいた場合、ピストンリングをピストンに嵌め込むため
にリングの合い口を広げると、それに応じて弾性材が延
びるので、弾性材をピストンリングに介在させたことが
合い口を広げる上で妨げにならない。したがって、ピス
トンリングのピストンへの取付への支障もない。

【００１７】また、合い口にできる隙間（以下「合い口
隙間」という。）にそれよりも大きな弾性材を介在して
おけば、ピストンリングの張力によって弾性材は常時ピ
ストンリングの周方向に両側から押圧された状態にな
る。このため、合い口の加工精度がそれほど良くなくと
もその精度の悪さを弾性材が吸収するので、合い口の密
閉度が高まりシール性が向上するので、合い口隙間から
ブローバイガスが漏れることはない。

【００１８】さらに、弾性材を合い口隙間に入れたとき
にピストンリングに所望の張力を得られるように、弾性
材と合い口隙間との大きさを設定しておけば、合い口隙
間が小さ過ぎることに起因してピストンリングの張力が
得られなくなることもない。このため、従来技術の問題
点であったピストンリングの破損，シリンダ壁の損傷お
よび焼きつき等を起こしたりすることもない。

【００１９】加えて、弾性材を前記合い口以外にピスト
ンリングの上面と内周面とに設けておけば、ピストンリ
ングをピストンのリング溝に嵌装したときに、ピストン
リングの上面と内周面とに設けた弾性材は、ピストンリ
ングとリング溝との間に介在されるので、ピストンリン
グは、その上面と内周面が直接リング溝に触れなくな
る。よって、ピストンリングの背面および上面は、表面
あらさが弾性材によって吸収されてしまうので、その加
工精度を高めなくともよいため製造が簡単になる。

【００２０】また、合い口隙間は、その隙間幅が一定で
はなく、ピストンの往復運動によって変化する。このた
め、合い口隙間に介在してある弾性材にはピストンの往
復運動に合わせて応力が発生するので、弾性材はこれを
合い口隙間に接着剤等で固着してあっても経年変化する
に連れて分離し易くなることが考えられる。

【００２１】一方、エンジンの作動行程のうち爆発およ
び圧縮行程の作動時にピストンリングの上面に圧力が特
に加わる。このため、前記合い口の形状を、ピストンリ
ングの径方向に正対して見たときに、ピストンリングの
前記上面側で広くかつ下面側で狭い先細りになるように
しておけば、ピストンリングに係る上からの圧力に対し
ては先細り形状の合い口面が妨げとなって、弾性材は合
い口に一層密着してシール性が極めて高まる。よって、
ガス漏れには極めて有効になる。

【００２２】なお、ピストン作動中に弾性材に下からか
かる力は上からかかる力に比して小さいが、この場合、
前記合い口隙間は、力の向きから考慮すると末広がりに
なるため、弾性材が剥がれ易い。

【００２３】そこで弾性材の形状を例えば円形状または
楕円形状にしておけば、上下いずれの側からの力に対し
ても弾性材は取れにくくなる。また、合い口における弾
性材との接触長さは、円形の合い口隙間の方が長いた
め、円形の合い口隙間にした方がガス漏れは少なくな
る。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、本発明のピストンリングの
実施の形態を添付した図面に基いて説明する。 〈実施の形態〉図１〜図３を用いて、本発明のピストン
リングの実施の形態を説明する。

【００２５】本発明に係るピストンリング１が従来のピ
ストンリングと大きく異なる点は、ピストンリング１の
切断部である合い口３にできた合い口隙間４に弾性材５
を介在させたことにある。

【００２６】図１に示すように、弾性材５は、これをピ
ストンリング１に備えたときに、合い口隙間４だけでな
くピストンをシリンダに嵌入したときにピストンヘッド
とシリンダヘッドとの間に形成される燃焼室側に面する
ピストンリング１の上面７とピストンリング１の内側に
沿った内周面９とにも配されるようにその形状が特定さ
れている。

【００２７】すなわち、弾性材５の概観は、ピストンリ
ング１と同様にリング状をしている。詳しくは、弾性材
５をピストンリング１に組み込んだときに、ピストンリ
ング１の上面７および背面９にそれぞれ対応して位置す
る天板部１１および背板部１３と、合い口隙間４に嵌合
される形状にされているとともに合い口隙間４の隙間幅
Ａよりも幾分厚みがある嵌合部１４とを一体成形してな
るものである。なお、嵌合部１４の厚みとは、弾性材５
の周方向における寸法のことである。

【００２８】また、この実施の形態では、ピストンリン
グ１は、バット・ジョイント型であり、例えば鋳鉄また
は鋼鉄製である。また、弾性材５は軟質性の樹脂または
ゴムであってピストンリング１に対する固体充填材とし
て使用される。そして、弾性材５は、例えば接着剤等の
固定手段でピストンリング１に一体化される。

【００２９】そして、前記のように、ピストンリング１
は、バット・ジョイント型であり、その横断面は矩形状
である。よって、合い口隙間４は直方体形状の隙間とな
る。このため、弾性材５の嵌合部１４も直方体形状を呈
するように形成されている。

【００３０】また、弾性材５の嵌合部１４における横断
面は、矩形であるが、嵌合部１４以外の箇所での横断面
はＬの字を横倒しにした如き形状をしている。 〈実施の形態の作用効果〉しかして、ピストンリング１
は、合い口隙間４に弾性材５を介在させてピストンリン
グ１と弾性材５とを一体化したので、ピストンリング１
をピストンに嵌め込むために合い口３を広げた場合は、
それに応じて弾性材５が延びる。このため、弾性材５の
嵌合部１４をピストンリング１の合い口隙間４に介在さ
せてもピストンリング１のピストンへの取付けには何ら
支障ない。

【００３１】また、合い口隙間４の隙間幅Ａよりも嵌合
部１４の厚み寸法が大きめであるので弾性材５をピスト
ンリング１に取り付けて合い口隙間４に嵌合部１４が嵌
合されると、ピストンリング１に張力が生じこのときの
張力によって嵌合部１４は常時ピストンリング１の周方
向に押圧された状態になる。

【００３２】このため、合い口３の加工精度がそれほど
良くなくともその精度の悪さを弾性材５が吸収するの
で、合い口３の密閉度が向上し、シール性が高まる。よ
って合い口隙間４からのブローバイガスの漏れを極めて
良好に防止できる。

【００３３】さらに、弾性材５の嵌合部１４を合い口隙
間４に入れたときにピストンリングに所望の張力を得ら
れるように嵌合部１４と合い口隙間４との大きさを設定
しておけば、合い口隙間４が小さ過ぎることに起因して
ピストンリング１の張力が得られなくなることはない。
このため、ピストンリング１が破損したり、シリンダ壁
の損傷や焼きつきを起こしたりすることもない。

【００３４】加えて、ピストンリング１の上面７および
背面９にそれぞれ弾性材５の天板部１１および背板部１
３を配してあるので、ピストンリング１の上面７および
背面９は、直接、ピストンのリング溝に触れなくなる。
よって、ピストンリング１の上面７および背面９にあっ
ては、その加工精度をさほど高める必要がないので、ピ
ストンリング１の製造が簡単にできる。

【００３５】また、合い口隙間４に介在してある嵌合部
１４にはピストンの往復運動に合わせて応力を生じる関
係で、嵌合部１４を合い口隙間４に固着してあっても経
年変化によって分離してしまうことが考えられる。

【００３６】そして、エンジンの作動行程のうち爆発お
よび圧縮行程の作動時にピストンリング１の上面７に圧
力が特に加わる。このため、ピストンリング１の径方向
に正対してピストンリング１を見たときの合い口隙間４
の形状が図２に示すようにピストンリング１の上面７側
で広くかつ下面側で狭い先細り形状にしておけば、上か
らの圧力を受けても合い口面４ａが妨げとなって嵌合部
１４が外れ難くなる。

【００３７】なお、下から嵌合部１４にかかる力は上か
ら嵌合部１４にかかる力に比して小さいが、ピストンリ
ング１の径方向に正対して合い口隙間４を見たときに、
その形状が円形状または楕円形状のごとく合い口の形状
をそこに嵌合される嵌合部１４を囲繞するように設定し
ておけば、上下いずれの側からの力に対しても嵌合部１
４は外れにくくなる。

【００３８】また、合い口３における嵌合部１４との接
触長さは、円形等の合い口隙間の方が長いため、円形等
の合い口隙間にした方がガス漏れは少なくなる。合い口
隙間４の形状を前記のように変えた場合は、それに応じ
て嵌合部１４の形状も変形させることはあえて述べるま
でもない。

【００３９】

【発明の効果】本発明のピストンリングによれば、その
製造を簡単にすることができるばかりか本発明のピスト
ンリングをピストンに適用すればブローバイガス等の流
体漏れを極めて有効に防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係るピストンリング全体
の、およびその一部を拡大して示す斜視図である。

【図２】本発明の実施の形態に係る変形例を示す斜視図
である。

【図３】本発明の実施の形態に係る別の変形例を示す斜
視図である。

【符号の説明】

１…ピストンリング ３…合い口（切断部） ４…合い口隙間 ４ａ…合い口面 ５…弾性材 ７…ピストンリング１の上面 ９…ピストンリング１の背面（内周面） １１…弾性材５の天板部 １３…弾性材５の背板部 １４…弾性材５の嵌合部 Ａ…合い口隙間４の隙間幅

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ１６Ｊ 9/26 Ｆ１６Ｊ 9/26 Ｂ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】一部を切断したリング状に形成され、切断
   部を広げてピストンの外周面に嵌装され、前記ピストン
   のシリンダ嵌入時にその両者間に形成される隙間を塞ぐ
   ピストンリングにおいて、 前記切断部に弾性材を介在させたことを特徴とするピス
   トンリング。
2. 【請求項２】前記弾性材は、前記切断部以外に、ピスト
   ンをシリンダに嵌入したときにピストンヘッドとシリン
   ダヘッドとの間に形成される燃焼室側に面するピストン
   リングの上面とピストンリングの内側に沿った内周面と
   に設けられることを特徴とする請求項１記載のピストン
   リング。
3. 【請求項３】前記切断部は、この切断部をピストンリン
   グの径方向に正対して見たときの形状が、ピストンリン
   グの前記上面側で広くかつ下面側で狭い先細り形状であ
   ることを特徴とする請求項１または２記載のピストンリ
   ング。
4. 【請求項４】前記切断部は、この切断部をピストンリン
   グの径方向に正対して見たときの形状が円形状または楕
   円形状であることを特徴とする請求項１または２記載の
   ピストンリング。